1. Перечень вопросов по дисциплинам Информационные системы, Информационные технологии

1. Основные понятия семиотической теории информации. Количественные меры синтаксической, семантической и прагматической информации. Характеристика процесса передачи информации как изменение тезауруса приемной системы. Старение информации.

Под семантикой понимается смысл содержания информации. Место семантики в системе понятий семиотики (наука о знаках, словах и языках) см. рис.

Обозначения:

Z – знак; Z' – соотносящийся знак; С – смысл; О – объект; Ч – человек.

Знаком – называется условное изображение элементов сообщения; словом - совокупность знаков, имеющих смысловое (предметное) значение; языком – словарь и правила пользования.

Соответственно приведенной выше структуре в семиотике различаются синтаксический, семантический, сигматический и прагматический аспекты теории информации.

Структурная и статистическая оценки информации относятся к синтаксическому аспекту.

Количественная мера семантической информации по Карнану и Бар-Хиллелу.

Карнаном предложено использовать для целей измерения смысла информации функции истинности и ложности логических высказываний или предложений. В основу дискретного описания объекта положено неделимое (подобно атомарному) предложение, аналогичное элементарному событию теории вероятностей и соответствующее неделимому кванту сообщения.

Эта оценка получала название содержательности информации, а информация с семантической тз имеет вид некоторого знания, представленного высказыванием (суждением, предложением) или текстом.

(Под высказыванием понимается повествовательные предложения, утверждающие тот или иной факт. Побудительные и вопросительные предложения не мб высказываниями.)

Содержательность высказывания определяется как множество выводимых из этого высказывания следствий определенного типа. Предполагается сравнительно простой язык, содержащие в качестве исходных символов конечное число имен индивидов элементарных предикатов и логические связки логики высказываний. Корнаном были предложены два варианта оценки величины информации содержания. Согласно первого варианта величина информации высказывания равна вероятности (степени правдоподобия) отрицания этого высказывания А.

Мера содержательности обозначается cont (content – содержание), а содержательность события А выражается через функцию m(A) (содержательность его отрицания) в виде: ,

где "-" знак отрицания.

Во втором варианте величина информации высказывания ,

где Р(А) – вероятность (степень правдоподобия) события А.

Оценка содержательности информации основана на математической логике, в которой логические функции истинности m(A) и ложности , имеют по внешним признакам формальное сходство с функциями вероятностей события Р(А) и антисобытиями Q(A) в классической теории информации. Для обоих направления выполняются сходные естественные условия

и как для вероятности имеем

Отсюда формально сходны выражения для оценки статистических и логических количеств информации.

В этом случае выражение ** для логической оценки количества информации, получившее обозначение , имеет сходное выражение:

.

Таким образом, отличие статической оценки от логической состоит в том, что в первом случае уничтожаются только вероятности реализации тех или иных событий, а во втором случае – мера истинности или ложности событий, что и позволяется ближе подойти к оценке смысла информации.

--------------------

Из классической теории информации:

Под информацией понимают снятую неопределенность.

В качестве меры количества информации взято количество снятой неопределенности.

Мерой неопределенности является энтропия.

Энтропия (от греч. – поворот, превращение) – в теории информации: величина, характеризующая степень неопределенности системы. I=H-H₁

H – неопределенность до получения информации, Н₁- после получения.

Методы измерения количества информации различаются способами задания энтропии: алгоритмический (Колмогоров), комбинаторный (Хартли), статистический (Шеннон).

Существуют в рамках статистического подхода и другие количественные меры информации. Среди них отметим меру информации Фано, которая означает количество информации, заключенная в одной наблюдаемой величине относительно неизвестной другой. В связи с проблемой различения гипотез в математической статистике плодотворным оказалось использование меры информации, введенной С. Кульбаком, выражаемой через так называемые "расхождения" законов распределения.

К задачам экспериментальных исследований приближается мера информации Фишера Р., выражающая количество информации через функционал от условного выборочного распределения (функцию правдоподобия).

В общем случае смысловое содержание информации зависит от наблюдателей с различными оценками ситуации.

Процесс смыслового анализа некоторой ситуации интерпретируется как изменение тезауруса (греч. – сокровище, запас знаний, словарь и пр.). под влиянием данного текста.

До сих пор при оценки семантической меры информации (полезности) не рассматривалась возможность ее восприятия и обработки приемником. Можно рассмотреть полезность информации в зависимости как от степени новизны, так и от способности приемника по ее восприятию и обработке.

Следствием потребительского аспекта является дополнение информации понятием актуации в смысле активного запроса информации со стороны заинтересованного приемника. При этом имеется виде тесная связь между этими понятиями, так как в каждой ситуации (запросе) может содержаться некоторая информация.

Рис*. Обобщенное представление информации обмена информации между 2-мя системами.

Существуют три типа вопросов: в одном отсутствует предвосхищение опыта, в другом имеется некоторая доля ответа, в третьем полностью содержится ответ и требуется только его подтверждение.

Таким образом, замыкается связь между двумя системами (рис.*):системой S_x, являющейся поставщиком информации, и системой S_y – потребителем информации.

Процесс смыслового анализа некоторой ситуации можно интерпретировать как изменение тезауруса (от греч. "сокровище", под которым понимается запрос знаний или словарь) под влиянием данного текста. Т.е. тезаурус является характеристикой приемника информации.

С учетом этого систему извлечения, передачи и приема информации можно представить в виде рис. **.

Рис **. Схема извлечения, передачи и приема информации с учетом H, N, Q.

На этой схеме источник (объект управления) обладает определенной энтропией Н, которая характеризует способность источника отдавать информацию. Отдача мб неполной. Информация I=H₁-H₂ поступает в канал, где часть информации теряется или исключается шумом N.

Оставшаяся информация I достигает приемника и воспринимается им в той степени, к какой это позволяет тезаурус.

Может оказаться, что несмотря на высокое богатство структуры и статистики информации на передающей стороне, приемная сторона не будет нуждаться в этой информации, так как она уже ее обладает, не имеет в ней потребности или не умеет с ней обращаться.

С уществует и другое положение. Если тезаурус неадекватен передаваемой информации, очень мал или вообще отсутствует, то самое новая и богатая информация не воспринимается вследствие того, что она не будет понята приемником.

С приемом новой информации тезаурус может обогащаться.

Пусть богатство (объем) тезауруса количественно оценивается некоторой величиной Q. Изменение тезауруса Q под действием сообщения Н можно оценить количеством информации I(H,Q), которая показано на рис.

Имеется некоторое минимальное количество I_min (Q) априорной информации I(Q) тезауруса Q в систему S_y, при котором система S_y начинает понимать сообщения, поступающие от системы S_x. После этого воспринимаемая информация I(H,Q) возрастает при увеличении I(Q) до точки с координатами I_max(H,Q) и I_опт(Q), где достигается максимум восприятия. Далее следует спад, обусловленный тем, что априорные знания(тезаурус приемника) становится настолько богатыми, что источник не приносит новой полезной информации.

В точке I_max(Q) восприятие информации прекращается, так как система S_y оказывается насыщенной знаниями в пределах возможностей системы S_x – потенциального источника информации.

Если языки X и Y однозначно определены, то могут быть предусмотрены трансляторы-переводчики YX и XY, располагаемые в S_x, S_y или в S_x и S_y (совместно).

В других случаях возникает проблема взаимопонимания, которая решается методами распознавания и самообучения.

В приведенной схеме (рис.*) указаны структурные, синтаксические, статистические и семантические характеристики информации: структура, энтропия, и семантика на стороне источника S_x ; композиция сообщения, тезаурус и прагматика на стороне приемника S_y.

Композиция отражает те же стороны информационной системы, что структура информации; тезаурус – те же, что энтропия; прагматика – те же, что семантика. (хотя связь между этими парами понятий не является установившейся).

Наиболее близкими между собой являются понятия структуры и композиции. Структура как основа исчисления количества информации предполагает дискретное строение и декомпозицию информации, осуществляемые на передающей стороне. Поэтому естественной функцией приемной стороны является композиция, заключающаяся в том, что по возможности восстанавливаются нарушенные связи между элементами информации или воссоздается непрерывность информационного комплекса.

Старение информации

Любая целенаправленная деятельность сопряжена с процессом добывания и обработки информации, и говорить о ценности и старении информации, не указав цели ее получения, бессмысленно.

Под ценностью информации понимается ее важность, нужность для принятия информационных решений.

Определение ценности информации субъективный процесс и в большинстве случаев нет объективных критериев определения ценности конкретных видов информации при принятии информационных решений.

Например, в концепции А.А.Харкевича ценность информации определяется приращением вероятности достижения цели вследствие получения той или иной информации.

Ценность информации со временем убывает, т.е. она стареет. Если информация отображает оперативно изменяющуюся обстановку и используется для принятия решений либо выработки управляющих воздействий, то при задержке она стареет.

В результате эффективность управления падает, либо наступает катастрофа системы. Очевидно, что время старения есть функционал от динамики объекта. (например, Шелнон указывал, что быстро стареющее сообщение можно шифровать более простым шифром, чтобы время его расшифровки было сравнимо со "сроком жизни" сообщения).

2. Виды информационных технологий. Информационные технологии и классификация. Обобщенная структура информационной технологии (ит).

ИТ – это система методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и выдачи информации. Она обеспечивает перевод практики управления, регулирования материального производства, научных исследований и других областей человеческой деятельности на индустриальный уровень. В отличие от любой другой инженерной технологии, ИТ позволяет интегрировать различные виды технологий, а информация, которую она обрабатывает в различных сферах деятельности, синтезируется для накопления опыта и внедрения в практику.

Как и в любом производственном процессе, экономических информационных системах, присутствует технология преобразования исходных данных в результатную информацию.

Технология – это совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов, при которых происходит качественное изменение обрабатываемых объектов.

ИТ решения экономических задач включает следующие важнейшие процедуры: сбор и регистрация информации, передача ее к месту обработки, машинное кодирование данных, хранение и поиск, вычислительная обработка, тиражирование информации, использование информации, т.е. принятие решений и выработка управляющих воздействий.

Определим цель, методы и средства ИТ:

Целью ИТ является качественное формирование и использование информационного продукта в соответствии с потребностями пользователя.

Методами ИТ являются методы обработки данных. В качестве средств ИТ выступают математические, технологические, программные, информационные и другие средства.

Т.к. средства и методы обработки данных могут иметь разное практическое приложение, то целесообразно выделить глобальную, базовую и конкретные ИТ.

Глобальные ИТ включает модели, методы и средства формирования и использования информационного ресурса в обществе.

Базовая ИТ ориентируется на определенную область применения: производство, научные исследования, проектирования, обучение.

Конкретные ИТ задают обработку данных в реальных задачах пользователя.

Информационная технология – это совокупность методов, производственных процессов и программных технических средств, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышение их надежности и оперативности.

Информационные технологии характеризуются следующими основными свойствами:

• предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные;

• целью процесса является получение новой информации;

• средствами осуществления процессов являются программные, аппаратные и программно-аппаратные вычислительные комплексы;

• процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;

• выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами, принимающими решения;

• критериями оптимизации процессов является своевременность доставки информации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.

Из всех видов технологий ИТ сферы управления предъявляет самые высокие требования к «человеческому фактору», оказывая принципиальное влияние на квалификацию работника, содержание его труда, физическую и умственную нагрузку, профессиональные перспективы и уровень специальных отношений.

ИТ различается по типу обрабатываемой информации (рис.*), но могут объединяться и в интегрированные технологии.

Различают обеспечивающие ИТ и функциональные ИТ. Обеспечивающие ИТ – технологии обработки информации, которые могут использоваться как инструментарий в различных предметных областях для решения различных задач. ИТ обеспечивающего типа могут быть классифицированы относительно классов задач, на которые они ориентированы.

Ф ункциональная ИТ пс такую модификацию обеспечивающих ИТ, при которой реализуется какая-либо из предметных технологий. Предметная технология и ИТ влияют друг на друга. Так, например, наличие пластиковых карточек как носителей финансовой информации принципиально меняют предметную технологию, представляя такие возможности, которые без этого носителя просто отсутствовали. С другой стороны, предметные технологии, ИТ, акцептируют их на вполне определённые функции. Такие технологии могут носить типовой характер или уникальный, что зависит от степени унификации технологии выполнения этих функций.

Структура информационной технологии – представим в виде рис.**.

ИТ при ее реализации должна быть конкретной, поэтому она вписывается в организационную структуру управления (ОСУ) той управленческой, организационно-эконо-мической, либо технологической системы, где она применяется. Процесс автоматизированного управления включает реализацию комплекса функциональных задач (КФЗ), которые на основе математического обеспечения АСУ преобразуются в комплекс решаемых (в том числе вычислительны) задач (КРЗ), являющихся исходными для ИТ.

Организационная структура управления оказывает лишь внешнее влияние на ИТ. Внутренняя структура ИТ определяется теми функциями, которые она реализует, что составляет функциональную структуру (ФС). Она определяется как перечень взаимодействующих процессов, реализующих функции ИТ. В процессе развития ИТ функции ее изменялись, но традиционными (или постоянными) функциями являются сбор, подготовка, передача, хранение, обработка, представление информации.

Эти функции можно считать подчиненными главной задачей ИТ – получению новой информации, новых знаний в процессе решения комплекса задач на основе переработки данных. Реализация ИТ базируется на средствах (СТИ), к которым относят: математические (МС), технические (ТС), алгоритмические (АС), программные (ПС), информационные (ИС), методические (МДС).